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原文传递混凝土桥面与沥青铺装层间界面调控与增强技术

论文题名：	混凝土桥面与沥青铺装层间界面调控与增强技术
关键词：	水泥混凝土桥梁;防水黏结层;内聚力模型;正交试验;剪切试验
摘要：	防水黏结层是混凝土桥梁铺装结构中的重要功能层，它不仅起桥面防水的作用，更是确保桥面板与铺装层协同工作的关键。目前，我国在桥面铺装混合料的设计建造等方面取得了重大成就，但近年来因防水黏结层功能失效引起的桥面铺装层乃至桥面板的病害屡见报道，这表明如何有效增强桥面板与铺装层的层间界面仍是一个亟待解决的工程技术难题。论文依托雄安新区重点建设工程项目—京德高速公路，以新型多介质防水黏结层为主体，系统研究桥面铺装层间界面调控与增强技术，以期为京德高速公路混凝土桥梁的桥面铺装结构耐久性提升提供支撑，同时也为同类工程建设实施提供参考。　　首先，结合防水黏结层的功能作用与性能要求，分析了新型多介质强黏结防水复合层的材料组成、功能原理和技术特点。其由双组份反应性树脂、橡胶沥青和9.5mm～13.2mm的单一粒径碎石组成，经同步施工成型。固化后双组份黏结料的模量能与下层桥面板衔接，橡胶沥青的模量又可与上层沥青铺装层过渡，碎石的存在提供额外摩阻力，对增强层间黏结性能及铺装结构变形协调能力有所裨益。　　其次，根据依托工程混凝土桥梁的典型结构，基于内聚力模型，建立了反映层间界面特性的混凝土箱梁桥局部梁段精细化仿真模型，研究了车辆轴重、防水黏结层黏结刚度与剪切刚度以及铺装层模量对铺装结构层间力学响应的影响。结果表明防水黏结层的黏结刚度对铺装层拉应力及层间剪应力的影响较小，而剪切刚度对二者影响显著：剪切刚度的增加虽然会使层间剪应力略有增加，但可以显著降低铺装层中的最大拉应力，可增强铺装层的疲劳寿命。根据模拟结果，建议京德高速公路桥面铺装层在高温下的抗剪强度应达到0.4MPa以上，以尽量减少其抗剪疲劳破坏。　　再次，针对多介质强黏结防水复合层，按照其材料成分设计了六种不同防水黏结层，在室内采用45°斜剪试验测试抗剪强度并进行比较，结果表明多介质强黏结防水复合层的黏结性能具有较大优势。在此基础上，通过正交实验的方法，对其进行了材料成分的优选，通过方差分析发现双组份反应性树脂和橡胶沥青的用量对多介质强黏结防水复合层抗剪强度有较大影响，其中双组份黏结料用量影响最大，但碎石用量对其影响较不明显。最终优选方案为：双组份反应性树脂1.2kg/m2，橡胶沥青1.6kg/m2，碎石8kg/m2，对应的碎石撒布面积为65％～70%。　　此外，论文还研究了不同温度和加载速率下多介质强黏结防水复合层的剪切和拉拔强度，以探讨温度和加载速率对其黏结性能的影响。实验结果显示温度对抗剪强度的影响比剪切速率更为明显；当温度相同时，层间抗剪强度随加载速率的提高呈近似线性增长；当加载速率相同时，层间抗剪强度和抗拉强度均随温度升高而不断下降，且不同加载速率下抗剪强度与温度的关系可以用指数函数进行表征。同时发现多介质强黏结防水复合层的抗剪强度服从时温等效原则，基于WLF方程和Sigmoidal函数建立的主曲线可以预测更宽温度和加载速率范围内的抗剪强度，可为不同工况下桥面铺装力学行为的仿真模拟提供更有效的模型数据。　　最后，根据多介质强黏结防水复合层的室内研究成果，将其应用于依托工程的混凝土桥梁桥面铺装，现场检测结果表明各点位现场拉拔强度均大于1.3MPa，符合验收强度要求且超出规范标准30%以上。
作者：	龚晓静
专业：	建筑
导师：	陈先华;胡光伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022